本发明专利技术提供一种火箭弹用基于磁悬浮轴承的推力矢量喷管，属于矢量喷管技术领域。基于开关磁阻技术和磁悬浮技术设计大孔径的力矩电机，将其倾斜安装在不规则喷管接口的连接处，带动喷管实现空间内半球面偏转。为降低喷管内高温火焰可能带来电机消磁风险，力矩电机采用开关磁阻技术，即电机转子和磁轴承转子为耐高温的硅钢材料叠压制成，为消除高温高压可能造成金属材料变形进而造成精密传动机构互相卡死的问题，设计了电机转子和定子无接触磁悬浮系统，磁悬浮系统包括主悬浮和辅助悬浮两部分，其中主悬浮机构为磁悬浮轴承，其内部采用径向励磁和轴向励磁耦合技术，辅助悬浮机构位于电机定子内，消除磁悬浮轴承单侧作用力带来的力矩偏移。来的力矩偏移。
【技术实现步骤摘要】
一种火箭弹用基于磁悬浮轴承的推力矢量喷管
[0001]本专利技术涉及矢量喷管
，具体地说是一种火箭弹用基于磁悬浮轴承的推力矢量喷管。
技术介绍
[0002]推力矢量的实现方式有:折流板、二元矢量喷管、轴对称矢量喷管、球面收敛调节片式矢量喷管。折流板机械调节式矢量喷管的复杂作动部件导致成本和飞机重量的增加, 球面收敛调节片利用了球面结构可以使得受力合理但它的操纵作动系统难以设计得轻巧,至今没有付诸实用的设计,而采二元和轴对称矢量喷管可以大大降低喷管的成本和重量,且系统的可靠性、维护性和使用寿命都得到极大的改善,同时喷管的红外隐身性能也得到加强,轴对称相对二元喷管只带俯仰推力转向功能,可以实现全方位机动性,因此，轴对称矢量喷管带来的巨大效益引起了世界各国的注意，优先发展轴对称矢量喷管技术已成为国际航空界的共识。
技术实现思路
[0003]本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种火箭弹用基于磁悬浮轴承的推力矢量喷管。
[0004]本专利技术的核心思想是：基于开关磁阻技术和磁悬浮技术设计大孔径的力矩电机，将其倾斜安装在不规则喷管接口的连接处，带动喷管实现空间内半球面偏转。为了降低喷管内高温火焰可能带来的电机消磁风险，力矩电机采用开关磁阻技术，即电机转子和磁轴承转子为耐高温的硅钢材料叠压制成，用励磁结构取代永磁结构，为了消除高温高压可能造成的金属材料变形进而造成精密传动机构互相卡死的问题，设计了电机转子和定子无接触的磁悬浮系统，磁悬浮系统包括主悬浮和辅助悬浮两部分，其中主悬浮机构为磁悬浮轴承，其内部采用径向励磁和轴向励磁技术，能够带动电机转子实现轴向和径向的多自由耦合，辅助悬浮机构位于电机定子内，能够消除磁悬浮轴承单侧作用力带来的力矩偏移。
[0005]同时，为了实现矢量喷管在静止状态下的偏转角度的绝对稳定，在二级喷管上安装用于定位的连杆和液压系统，通过液压缸的液压保持力来稳定喷管的偏转角度。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种火箭弹用基于磁悬浮轴承的推力矢量喷管，包括次级电机，次级电机包括电机本体和磁悬浮轴承两部分，电机本体包括电机定子和电机转子两部分，电机定子分为悬浮槽和旋转槽两部分，悬浮槽内安装以第一悬浮线包、第二悬浮线包、第三悬浮线包和第四悬浮线包为代表的的悬浮线圈，悬浮线包由两个矩形线圈串联组成，相邻的两个悬浮线包之间采用“头接头，尾接尾”的连接方式连接，旋转槽内安装第一旋转线包、第二旋转线包、第三旋转线包和第四旋转线包，旋转线包有两个矩形线圈串联组成，相邻的两个悬浮线包之间采用“头接尾，尾接头”的连接方式连接，磁悬浮轴承包括轴向定子和径向定子，轴向定子为开口的圆环型，圆环的内圆周面上安装磁轴承永磁体，轴承永磁体为环形永磁体，轴承
永磁体的两侧安装轴向支架，轴向支架上安装轴向控制线圈，磁轴承永磁体內圆面安装径向定子，径向定子由开槽的硅钢片叠压而成，径向定子开设的槽口内安装径向控制线圈，轴向定子中间安装磁轴承转轴，磁轴承转轴上安装磁轴承转子，磁轴承转子为硅钢片叠压而成；电机定子安装在次级电机壳体内，轴向定子安装在磁轴承壳体内，次级电机壳体与磁轴承壳体通过法兰连接，电机转子与磁轴承转轴安转在电机转轴上。
[0007]次级电机安装在二级喷管法兰内，次级电机壳体通过螺钉安装在电机定位槽内，电机转轴与二级密封套筒之间通过定位端盖连接，二级喷管法兰的底部安装端面轴承，二级喷管法兰通过螺栓与一级喷管法兰连接，二级密封套筒内安装二级喷管，一级喷管法兰内安装一级喷管，二级喷管和一级喷管内通过铆钉安装隔热支架，隔热支架上安装二级隔热管和一级隔热管，二级隔热管和一级隔热管之间安装柔性密封环；二级隔热管和一级隔热管为合金材料制成的波纹软管，二级喷管的尾部有喷口。
[0008]电机壳体端面安装第一轴承和轴向传感器，轴向定子端面安装第二轴承，电机壳体的圆周面上安装径向传感器，电机转子上安装转子磁极和感应盘，转子磁极由硅钢片叠压而成，感应盘的端面对准轴向传感器，感应盘的圆周面对准径向传感器。
[0009]一级隔热管安装在初级电机上，初级电机为中空型直驱力矩电机，电机中心开孔处穿过一级隔热管，初级电机安装在固定法兰上。
[0010]二级喷管的圆周面上加工定位槽，定位槽的截面为矩形，开槽弧度占据二级喷管整个圆周面，定位槽内安装两组万向轮，万向轮固定在Y向伸缩杆上，Y向伸缩杆为能够在X向伸缩杆上的导向孔内滑动，X向伸缩杆固定在第一定位缸体和第二定位缸体的伸缩轴上，第一定位缸体和第二定位缸体对称的安装在固定法兰上。
[0011]本专利技术的一种火箭弹用基于磁悬浮轴承的推力矢量喷管，现有技术相比所产生的有益效果是：1）磁悬浮电机集传统电机旋转与磁轴承悬浮功能于一体，以同时产生驱动负载的电磁转矩和支承转子的悬浮力为目标，打破了传统电机仅为了产生电磁转矩而必须保持气隙磁场平衡的思路，开辟了高速电机研究领域的新方向，提高了飞行器在高速飞行过程中的转弯性能。
[0012]2）磁悬浮开关磁阻电机将磁悬浮技术与开关磁阻电机相结合，在继承一般磁悬浮电机无摩擦、无磨损、轴向空间利用率高、转子临界转速大等优点基础上，充分发挥了开关磁阻电机的高速优越性以及对恶劣环境的适应性，同时通过径向力的主动控制，有效改善了开关磁阻电机因不平衡磁拉力造成的振动和噪声问题，保证了飞行器飞行的平稳性。
[0013]3）第一级喷管的行程为360
°
，第二级喷管的行程为90
°
，通过一级喷管和二级喷管的联动能够实现喷头在空间内的球面转动，这样就极大的提高了飞行器的变向性能。
附图说明
[0014]图1是本专利技术结构主视剖面图；图2是本专利技术结构A
‑
A向剖面图；图3是本专利技术结构电机水平悬浮原理图；图4是本专利技术结构电机竖直悬浮原理图；图5是本专利技术结构喷管连接剖面图；
图6是本专利技术结构喷管水平状态主视图；图7是本专利技术结构喷管扭转状态主视图；图8是本专利技术结构喷管扭转状态俯视图；图9是本专利技术结构喷管扭转状态三维图；图10是本专利技术喷管结构剖面视图；图中各标号表示：1、次级电机，101、次级电机壳体，102、轴向传感器，103、径向传感器，2、磁轴承壳体，3、电机定子，301、悬浮槽，302、旋转槽，303、第一旋转线包，304、第一悬浮线包，305、第二悬浮线包，306、第二旋转线包，307、第三悬浮线包，308、第四悬浮线包，309、第三旋转线包，310、第四旋转线包，4、电机转子，401、转子磁极，402、感应盘，403、电机转轴，5、轴向定子，6、径向定子，7、径向控制线圈，8、磁轴承转轴，9、磁轴承转轴，10、磁轴承转子，11、轴向控制线圈，12、轴向支架，13、二级喷管法兰，131、电机定位槽，14、二级密封套筒，141、端面轴承，15、二级喷管，16、二级隔热管，17、一级喷管法兰，18、定位端盖，19、一级隔热管，20、柔性密封环，21、隔热支架，211、铆钉，22、初级电机，23、一级喷管，24、定位槽，25、第一定位缸体，2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种火箭弹用基于磁悬浮轴承的推力矢量喷管，其特征在于，包括次级电机（1），所述次级电机（1）包括电机本体和磁悬浮轴承两部分，所述电机本体包括电机定子（3）和电机转子（4）两部分，所述电机定子（3）分为悬浮槽（301）和旋转槽（302）两部分，所述悬浮槽（301）内安装以第一悬浮线包（304）、第二悬浮线包（305）、第三悬浮线包（307）和第四悬浮线包（308）为代表的的悬浮线圈，所述悬浮线包由两个矩形线圈串联组成，相邻的两个悬浮线包之间采用“头接头，尾接尾”的连接方式连接，所述旋转槽（302）内安装第一旋转线包（303）、第二旋转线包（306）、第三旋转线包（309）和第四旋转线包（310），所述旋转线包由两个矩形线圈串联组成，相邻的两个悬浮线包之间采用“头接尾，尾接头”的连接方式连接，所述磁悬浮轴承包括轴向定子（5）和径向定子（6），所述轴向定子（5）为开口的圆环型，圆环的内圆周面上安装磁轴承永磁体（10），所述轴承永磁体（10）为环形永磁体，所述轴承永磁体（10）的两侧安装轴向支架（12），所述轴向支架（12）上安装轴向控制线圈（11），所述磁轴承永磁体（10）內圆面安装所述径向定子（6），所述径向定子（6）由开槽的硅钢片叠压而成，所述径向定子（6）开设的槽口内安装径向控制线圈（7），所述轴向定子（5）中间安装磁轴承转轴（9），所述磁轴承转轴（9）上安装磁轴承转子（10），所述磁轴承转子（10）为硅钢片叠压而成；所述电机定子（3）安装在次级电机壳体（101）内，所述轴向定子（5）安装在磁轴承壳体（2）内，所述次级电机壳体（101）与所述磁轴承壳体（2）通过法兰连接，所述电机转子（4）与所述磁轴承转轴（9）安转在电机转轴（403）上。2.根据权利要求1所述的一种火箭弹用基于磁悬浮轴承的推力矢量喷管，其特征在于，所述次级电机（1）安装在二级喷管法兰（13）内，所述次级电机壳体（101）通过螺钉安装在电机定位槽（131）内，所述电机转轴（403）与二级密封套筒（14）之间通过定位端盖（18）连接，所述二级喷管法兰（13）的底部安装端面...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐晓川，吴晓中，陆琤，张君，王婧懿，
申请(专利权)人：吴晓中陆琤张君王婧懿，
类型：发明
国别省市：
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